Många processer i kroppen regleras av proteinernas funktioner. Till exempel, nästan alla molekyler – som DNA, proteiner, oligosackarider, och små bioaktiva molekyler – genereras av enzymer. Dock, förändringar i proteinfunktioner som svar på onormala tillstånd orsakar kritiska sjukdomar. Forskare från Osaka University har visat en snabb, robust kemisk metod för att framställa de mycket rena (homogena) glykoproteinerna som behövs för att undersöka dessa förändringar. Deras resultat publicerades i Journal of the American Chemical Society .

Effektiviteten hos enzymer och funktionella proteiner regleras av proteinmodifieringar. En typisk proteinmodifiering är glykosylering - att lägga till sockerkedjor som kallas glykaner till proteiner för att ge glykoproteiner. Glykoproteiner finns på cellytan och i kroppsvätskor och spelar viktiga roller i många biologiska processer. Dock, de glykoproteiner som bildas kan ha många olika glykanstrukturer. Därför, Att studera vilka glykanstrukturer som är väsentliga för individuella biologiska händelser är utmanande.

Produktionen av glykoproteiner såsom biologiska läkemedel - terapeutiska medel framställda av, eller som innehåller komponenter av, levande organismer – använder metoder för uttryck av däggdjursceller, men det är inte möjligt att reglera strukturen av glykanen som tillsätts proteinet. Kemisk syntes är därför det bästa sättet att göra homogena glykoproteiner som är lämpliga för grundläggande biologiska experiment. Dock, kemiska metoder kräver över 100 kemiska omvandlingssteg och är tidskrävande.

Osaka-forskarna identifierade en aldrig tidigare skådad och effektiv amidbindningsreaktion mellan glykan-aminosyra och två peptider:diacyldisulfidkoppling och tiosyrainfångningsligering. De visade att glykosylasparagintiosyra uppvisade utmärkt kemoselektiv koppling med peptider, och de använda betingelserna kunde generera glykosylpolypeptid inom några få kemiska omvandlingssteg.

"Vi använde i huvudsak glykosylasparagin för att bilda en förbindelse mellan två funktionella peptider, ger ett glykoprotein, " förklarar studiens första författare Kota Nomura. "Vi uppnådde detta på bara några få steg, vilket gör det till ett mycket effektivt tillvägagångssätt med lite slöseri med värdefulla glykanmaterial."

Teamet visade genomförbarheten av deras teknik genom att syntetisera två cytokinglykoproteiner. Cytokiner är viktiga bioaktiva molekyler som är involverade i inflammation och immunsvar. Tillförlitlig framställning av dem gav därför ett viktigt bevis på användbarheten av den nya syntetiska vägen.

"Vi har visat ett tillförlitligt sätt att syntetisera glykoproteiner som kommer att möjliggöra en grundlig studie av glykans biologiska funktion, såväl som genereringen av biologiska läkemedel, ", förklarar den motsvarande författaren Yasuhiro Kajihara.